DE102005062826A1

DE102005062826A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Produktionsüberwachung von Endlosformkörpern wie Filamenten und Filamentbündeln

Info

Publication number: DE102005062826A1
Application number: DE200510062826
Authority: DE
Inventors: Dirk Rechtziegel; Helmut Höglinger
Original assignee: ZiAG Plant Engineering GmbH
Current assignee: Lurgi Zimmer GmbH
Priority date: 2005-12-27
Filing date: 2005-12-27
Publication date: 2007-06-28
Also published as: WO2007073784A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Produktionsanlage (1) zur Herstellung von Endlosformkörpern wie Filamenten, Filamentbündeln und Bahnmaterialien mit einem Überwachungssystem sowie einen Nachrüstsatz für eine solche Produktionsanlage wie ein Verfahren zur Überwachung der Produktionsanlage. Der Endlosformkörper (2) wird durch einen Überwachungsbereich (30) hindurchtransportiert. Der Überwachungsbereich (30) wird von einem Überwachungssystem (27) überwacht, welches laufend aktualisierte Überwachungsbilder erstellt, die mittels einer Auswerteeinheit (29) ausgewertet werden. Die Auswerteeinheit (29) bestimmt die vom Endlosformkörper (2) im Überwachungsbereich (30) eingenommene Fläche und steuert in Abhängigkeit von dieser Fläche die Transportgeschwindigkeit des Endlosformkörpers (2). Insbesondere kann die Transportgeschwindigkeit verringert werden, wenn die von der Auswerteeinheit (29) bestimmte Fläche des Endlosformkörpers (2) im Überwachungsbereich (30) unter einen vorbestimmten Grenzwert fällt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Produktionsanlage für wenigstens einen Endlosformkörper wie ein Filament oder ein Filamentbündel, einen Nachrüstsatz zur Überwachung derartiger Produktionsanlagen sowie ein Verfahren zur Steuerung des Herstellprozesses von wenigstens einem derartigen Endlosformkörper.
Produktionsanlagen zur Herstellung der Endlosformkörper weisen üblicherweise eine Transportstrecke auf, entlang der die Endlosformkörper in einer Transportrichtung durch verschiedene Bearbeitungsstationen bis zu einer Schneidstation bewegt werden. Werden die Endlosformkörper auf ihrem Weg durch die Transportstrecke beschädigt, so droht die Beschädigung einzelner Maschinen zur Bearbeitung der Endlosformkörper, wenn diese auf eine hohe Gleichmäßigkeit der Endlosformkörper in der Transportstrecke angewiesen sind.
Insbesondere bei Produktionsanlagen aus der Fasertechnik und der Spinntechnik, bei denen Filamente oder ein aus einer Vielzahl von Filamenten bestehendes Filamentbündel aus synthetischen Polymeren, wie Polyester, aber auch zellulosischen Filamenten, beispielsweise aus Zelluloselösungen, hergestellt werden, besteht stets die Gefahr, dass Filamente abreißen, was beispielsweise geschieht, wenn Spinndüsen verstopft sind oder sich die Filamente oder die Filamentbündel auf den entlang der Transportstrecke eingesetzten Galetten verschieben. Dies kann insbesondere dann zu Problemen führen, wenn die Filamente oder Filamentbündel gecrimpt werden, da der Crimper bei einer abrupten Dickenänderung des Filaments oder des Filamentbündels ausfallen kann. Ferner können Filamente an den Galetten ankleben, so dass sich ein Wickel bildet, der zu einem Anhalten der gesamten Produktionsanlage führt, um mechanisch entfernt werden zu können. Aufgrund der extrem glatten Oberfläche der Galetten besteht hierbei stets die Gefahr, dass die Galetten beschädigt werden.
Daher werden in der Faser- oder Spinntechnik bislang an den Galetten zur Überwachung der Endlosformkörper mechanische Wickelwächter eingesetzt, die eine dicke Auflage auf der Galettenoberfläche durch mechanisches Abtasten erkennen und die Ober fläche der Galetten überwachen. Prinzipbedingt können die Wickelwächter Wickel auf der Galettenoberfläche erst dann erkennen, wenn die Wickel eine bestimmte Dicke erreicht haben. Die Fehlstelle im Filamentbündel muss folglich schon längere Zeit vorliegen, wenn sie von einem Wickelwächter erfasst werden soll. Damit besteht aber die Gefahr, dass der Crimper ausfällt, bevor der Wickelwächter den Wickel auf der Galettenoberfläche entdeckt und die Produktionsanlage anhält. In einem solchen Fall wäre die gesamte, zu diesem Zeitpunkt auf der Produktionsanlage befindliche Filamentmenge Abfall. Hinzu kommt der Ausfall der in der Anhaltezeit produzierbaren Filamentmenge, so dass die Wirtschaftlichkeit der Produktionsanlage erheblich beeinflusst wird. Die Einstellung und Wartung der Wickelwächter ist nicht unproblematisch, da die mechanischen Teile einem Verschleiß unterlegen und genau auf die jeweils zum Stillstand der Produktionsanlage führenden Wickeldicken eingestellt werden müssen. Ein weiteres Problem der Wickelwächter besteht darin, dass diese resistent gegen die an den Einsatzorten herrschenden hohen Temperaturen und Luftfeuchten sein müssen. Dies macht die Wickelwächter sehr teuer.
In der Praxis führen die aufwändige Einstellung und Wartung der Wickelwächter sowie ihre hohen Anschaffungskosten dazu, dass defekte Wickelwächter nur in den seltensten Fällen ersetzt werden, zum Teil nach einem Ausfall sogar in der Steuerung einfach überbrückt werden. Damit ist jedoch ein Schutz der Produktionsanlage sowie der Produktion selbst nicht mehr gewährleistet.

Der Erfindung liegt angesichts dieser Probleme die Aufgabe zugrunde, die Überwachung der Herstellung von Endlosformkörpern, wie Filamenten oder Filamentbündeln so zu verbessern, dass ohne hohe Kosten die Gleichmäßigkeit des Endlosformkörpers überwacht werden kann und nachfolgende Bearbeitungsschritte, für die eine hohe Gleichmäßigkeit des Filamentbündels oder der Filamente notwendig ist, vor Beschädigungen geschützt werden können. Insbesondere soll ein durch Anhalten der gesamten Produktionsanlage entstehender Produktionsausfall verhindert werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Produktionsanlage der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass ein Kamerasystem, das im Betrieb auf einen, einen Überwachungsbereich bildenden Teilbereich der Transportstrecke gerichtet ist und durch das im Betrieb ein den Überwachungsbereich repräsentierendes Überwachungsbild erzeugt ist, eine mit dem Kamerasystem datenübertragend verbundene Auswerteeinheit, durch welche im Betrieb Abhängigkeit von der von wenigstens einem Endlosformkörper im Überwachungsbild eingenommene Fläche ein Steuersignal erzeugt ist, und eine Steuereinrichtung vorgesehen sind, durch welche im Betrieb in Abhängigkeit vom Steuersignal die Transportgeschwindigkeit der Transportstrecke eingestellt ist.

Die Aufgabe wird ferner gelöst durch einen Nachrüstsatz zur Überwachung von Anlagen für die Herstellung wenigstens eines Endlosformkörpers, wobei der Nachrüstsatz ein Kamerasystem, durch das im Betrieb ein Bildsignal erzeugbar ist, welches für ein Abbild des wenigstens einen, am Kamerasystem vorbei transportierten Endlosformkörpers repräsentativ ist, eine Auswerteeinheit, durch die im Betrieb aus dem Bildsignal ein Überwachungssignal erzeugbar ist, welches für die vom wenigstens einen Endlosformkörper im Abbild eingenommene Fläche repräsentativ ist, und eine Schnittstelleneinrichtung aufweist, durch die das Überwachungssignal in ein Geschwindigkeitssignal für eine Motorsteuerung übersetzbar ist.

Für das eingangs genannte Verfahren wird die Aufgabe schließlich dadurch gelöst, dass ein Überwachungsbild des Überwachungsbereichs mit dem Endlosformkörper erstellt und laufend aktualisiert wird, ein für die vom wenigstens einen Endlosformkörper im Überwachungsbild eingenommene Fläche repräsentativer Wert aus dem Überwachungsbild berechnet wird und die Transportgeschwindigkeit in Abhängigkeit von dem Wert eingestellt wird.

Der erfindungsgemäßen Produktionsanlage, dem erfindungsgemäßen Nachrüstsatz und dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt die gemeinsame Idee zugrunde, dass von dem feststehenden Überwachungsbereich ein kontinuierlich aktualisiertes Überwachungsbild erzeugt wird, welches den wenigstens einen Endlosformkörper enthält. Da der wenigsten eine Endlosformkörper mit Transportgeschwindigkeiten von bis zu 350 m/min durch den Überwachungsbereich transportiert wird, darf die Auswertung des Überwachungsbereiches keine rechen- und zeitintensiven Schritte beinhalten, die zu einer unnötigen Verzögerung führen. Dies ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass einfach ein für die vom Endlosformkörper im Überwachungsbild eingenommene Fläche repräsentativer Wert ermittelt wird und die Transportgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der diesem Wert und damit der Fläche eingestellt wird. Die Ermittlung der im Überwachungsbild vom wenigstens einen Endlosformkörper eingenommene Fläche bzw. eines hierfür repräsentativen Wertes hat sich überraschend als sehr geeignet zur schnellen Erfassung einer Störung in der Transportstrecke herausgestellt.

Als Endlosformkörper kommen in erster Linie Filamente oder aus nebeneinander liegenden, einen Vorhang bildende Filamentbündel, aber auch Materialbahnen von beispielsweise Folien in Frage.

Durch die erfindungsgemäße Lösung kann beispielsweise erkannt werden, wenn die Filamentbündel eine Lücke bzw. Fehlstelle aufweist, die dadurch entsteht, dass einzelne Filamente oder Filamentbündel an einer vorgehenden Transportrichtung des wenigstens einen Endlosformkörpers vor dem Überwachungsbereich angeordneten Galette festgeklebt sind und dort die Bildung eines Wickels beginnt. Die vom Filamentbündel im Überwachungsbild ausgefüllte Fläche wird aufgrund der Fehlstelle geringer. In diesem Fall kann die Transportgeschwindigkeit des Endlosformkörpers durch die Produktionsanlage verringert werden, so dass der Wickel vom Betriebspersonal im laufenden Betrieb entfernt werden kann. Da sich die Fehlstelle im Überwachungsbild wesentlich früher bemerkbar macht als bei den bisher verwendeten Wickelwächtern, besteht keine Gefahr mehr für den Crimper oder andere dem Überwachungsbereich nachgeschaltete Vorrichtungen. Insbesondere muss die Anlage aufgrund der schnellen Reaktionszeiten des Systems nicht mehr abgeschaltet werden.

Bei der Verwendung eines digitalen Überwachungsbildes kann die Ermittlung der vom Endlosformkörper eingenommenen Fläche bzw. Flächeninhalt auf einfache Weise insbesondere dadurch erfolgen, dass die Anzahl der vom Endlosformkörper oder vom Hintergrund eingenommenen Pixel im Überwachungsbild gezählt wird.

Die Pixel des Endlosformkörpers und des Hintergrundes können in einer vorteilhaften Ausführung dadurch deutlich unterschieden werden, dass der Hintergrund des Endlosformkörpers mit einer Kontrastfarbe gegenüber den Endlosformkörpern versehen ist, wobei in diesem Zusammenhang auch Schwarz und Weiß als Kontrastfarbenpaar anzu sehen sind. So sind beispielsweise viele Fasern weiß oder weiß eingefärbt, so dass sie sich vor einem schwarzen Hintergrund im Überwachungsbild deutlich abheben.

Überraschenderweise lässt sich mit der erfindungsgemäßen Lösung auch der Fall erfassen, dass sich das Filamentbündel auf den Galetten seitlich verschiebt, und beispielsweise der Einlauf des Filamentbündels im Crimper nicht mehr gleichmäßig über dessen Eintritt verteilt ist, sondern an einer Seite eine dickere Schicht eintritt als an der anderen. In diesem Fall wandert nämlich das Filamentbündel seitlich aus dem Überwachungsbild hinaus, so dass sich die vom Filamentbündel im Überwachungsbild eingenommene Fläche ebenfalls verringert. Hierzu kann in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung der Überwachungsbereich in Richtung quer zur Transportrichtung um einen Betrag, der bei einem störungsfreien Betrieb noch tolerierbar ist, größer sein als die Breite des Filamentbündels in dieser Richtung. Somit tritt eine Verringerung der Fläche des Filamentbündels im Überwachungsbereich nur dann ein, wenn die seitliche Verschiebung des Filamentbündels einen kritischen Betrag überschritten hat, der zu Störungen im Crimper oder einer anderen Vorrichtung führen würde.

Alternativ kann ein seitliches Auswandern des wenigstens einen Endlosformkörpers auch durch Zählen der dem Hintergrund zugeordneten Pixel, die jenseits der beiden seitlichen Ränder des Endlosformkörpers im Überwachungsbild liegen.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Transportgeschwindigkeit des wenigstens einen Endlosformkörpers erst dann automatisch verringert werden, wenn die vom Endlosformkörper im Überwachungsbild eingenommene Fläche einen vorbestimmten Grenzwert unterschreitet. Ferner kann in einer weiteren Ausgestaltung die Produktionsanlage bei Unterschreitung eines zweiten Grenzwertes, der kleiner als der erste Grenzwert ist, auch automatisch abgeschaltet werden, um größere Schäden zu vermeiden. Der zweite Grenzwert kann so bemessen sein, dass er auf eine schwere Störung hinweist, beispielsweise ein Reißen einer Vielzahl von Filamenten oder Filamentbündeln auf den Galetten.

Ferner kann die Transportgeschwindigkeit der Produktionsanlage nach einer vorangegangenen Verringerung wieder automatisch erhöht werden, wenn ein weiterer, oberer Grenzwert von der Fläche des Endlosformkörpers im Überwachungsbild überschritten wird. Dieser Grenzwert kann in einer weiteren Ausgestaltung auch gleich dem unteren Grenzwert sein, ab dem die Transportgeschwindigkeit der Produktionsanlage verringert wird. Aus Stabilitätsgründen ist es jedoch von Vorteil, wenn der obere Grenzwert etwas größer als der untere Grenzwert ist, so dass sich eine Hysterese bildet.

Um die Einsatzbreite zu erhöhen und unabhängig von der absoluten Fläche des wenigstens einen Endlosformkörper im Überwachungsbild zu sein, könnte anstelle eines oder mehrerer absoluter Grenzwerte auch relative Grenzwerte verwendet werden. So kann die Transportgeschwindigkeit erst dann verringert werden, wenn sich die Fläche des Endlosformkörpers in einem Überwachungsbild um einen vorbestimmten Betrag gegenüber der Fläche in einem oder mehreren vorangegangenen Überwachungsbildern ändert.

Da eine Reihe von modernen Produktionsanlagen der Spinntechnik eine Vielzahl von parallel geführten Filamentbündeln aufweist, kann in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eine Mehrzahl von Überwachungsbereichen vorgesehen sein, wobei jeder Überwachungsbereich eindeutig einem Filamentbündel zugeordnet ist. Von jedem Überwachungsbereich wird ein laufend aktualisiertes Überwachungsbild erzeugt und unabhängig von anderen Überwachungsbildern ausgewertet. Die Transportgeschwindigkeit des jeweils diesem Überwachungsbild zugeordneten Filamentbündels wird in Abhängigkeit von dessen Fläche im Überwachungsbild unabhängig eingestellt.

Um die Qualität des Überwachungsbildes zu verbessern, kann gemäß einer vorteilhaften Maßnahme eine auf den Überwachungsbereich gerichtete Lichtquelle insbesondere eine mit der Aktualisierungsperiode des Überwachungsbildes synchronisierte Stroboskoplichtquelle vorhanden sein, so dass die Helligkeit des Endlosformkörpers im Überwachungsbereich gegenüber dem Hintergrund erhöht ist. Hierzu sollte der Hintergrund abgeschattet sein. Alternativ kann die Lichtquelle bei abgeschattetem Endlosformkörper auch auf den Hintergrund gerichtet sein, sodass dieser heller erscheint. Eine weitere Maßnahme könnte darin liegen, farbige Lichtquellen zu verwenden und das Überwa chungsbild durch einen Filter hindurch aufzunehmen, der andere Frequenzen als die der Lichtquelle blockiert.

Zur Verbesserung der Qualität des Überwachungsbildes kann in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung, dass das Überwachungsbild aus einer Mehrzahl von vorzugsweise direkt aufeinanderfolgender Einzelbildern gemittelt ist, so dass für die nachfolgende Bearbeitung des Filamentbündels unbedeutende kurzzeitige Schwankungen sowie weißes Rauschen in den Einzelbildern ausgemittelt werden.

Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Wie aus den obigen Ausführungen hervorgeht, können dabei einzelne Merkmale dieses Ausführungsbeispiels weggelassen werden, wenn es auf die mit diesem Merkmal verbundenen zusätzlichen Vorteile bei einer speziellen Anwendung nicht ankommt.
Es zeigen:
1 eine schematische Ansicht einer Produktionsanlage für Endlosformkörper;
2 ein Detail II der Produktionsanlage der 1;
3A bis 3C Beispiele von Überwachungsbildern;
4 eine beispielhafte Verteilung der Helligkeitswerte in einem Überwachungsbild.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Produktionsanlage 1 zur Herstellung von Endlosformkörpern 2, beispielsweise eine Polyesterspinnanlage.
Beim Ausführungsführungsbeispiel der 1 ist der wenigstens eine Endlosformkörper 2 ein Filamentbündel aus einer Vielzahl von einzelnen Polyesterfilamenten 3, die an einer Mehrzahl von Spinnstationen 4 ersponnen werden. Das Filamentbündel 2 besteht aus mehreren Tausend bis zu mehreren Millionen Einzelfilamenten 3, die mittels Galet ten 5 über eine Transportstrecke 6 mit einer Reihe von Bearbeitungsstationen transportiert werden, bevor das Filamentbündel 2 in einem Crimper 7 gecrimpt und anschließend in einer Schneidvorrichtung 8 zu Stapelfasern geschnitten und in einer Ballenpresse 9 zu Ballen 10 aus Stapelfasern gepresst werden. Die Ballen 10 werden aus der Produktionsanlage 1 transportiert, wie durch den Lastwagen 11 symbolisiert ist, und der weiterverarbeitenden Industrie, wie beispielsweise der Textilindustrie, zugeführt werden.
Auf die einzelnen Bearbeitungsschritte, denen das Filamentbündel 2 auf der Transportstrecke unterworfen wird, wird an dieser Stelle nur kurz eingegangen, da diese Bearbeitungsschritte lediglich beispielhaft dargestellt und für die Erfindung nicht wesentlich sind.
So werden die Einzelfilamente 3 nach dem Spinnen durch Sammeleinrichtungen 12 zum Filamentbündel 2 verbunden. Eine Abzugseinrichtung 13 erzeugt die zur Verstreckung der Einzelfilamente 3 an den Spinnstationen 4 notwendige Zugspannung.
Das Filamentbündel 2 wird anschließend durch ein Tauchbad 14, eine weitere Abzugseinrichtung 15 und ein Verstreckungsbad 16 zu einer weiteren Abzugseinrichtung 17 geleitet. Anschließend wird das Faserkabel 2 durch eine Dampfkammer 18 zu einer Thermosetting-Einheit 19 mit beheizten Galetten 20 geleitet und anschließend in einer Kühleinrichtung 21 gekühlt. Mittels einer weiteren Abzugseinrichtung 22 wird das Filamentbündel 2 dann zu dem Crimper 7 transportiert. Das gecrimpte Faserkabel 23 wird auf einer abschüssigen Traverse 24 zu einer Trocknungseinrichtung 25 geleitet, in der es auf einem Förderband 26 liegt. Das gecrimpte Filamentbündel 23 wird schließlich in der Schneidvorrichtung 8 zu Stapelfasern mit einer Faserlänge von vorbestimmter Länge, beispielsweise im Bereich zwischen 20 und 50 mm, geschnitten.
Die in 1 gezeigte Produktionsanlage 1 kann an mehreren Stellen mit Überwachungssystemen 27 versehen sein, welche die Gleichmäßigkeit des Filamentbündels 2 überwachen.
Um beispielsweise den Crimper 15 vor Beschädigung zu schützen, kann ein Überwachungssystem in Transportrichtung T hinter der Thermosetting-Einheit 19 und vor dem Crimper 7 angeordnet sein.
Die 2 zeigt schematisch den Aufbau eines Überwachungssystems 27.
Das Überwachungssystem 27 weist ein Kamerasystem 28 und eine Auswerteeinheit 29 auf. Das Kamerasystem 28 ist auf das mit einer Transportgeschwindigkeit T transportierte Filamentbündel 2 gerichtet, wobei der Bildabschnitt 30 des Kamerasystems 27 einen Übenwachungsbereich definiert. Wie in 2 dargestellt ist, wird das Filamentbündel 2 so durch den Überwachungsbereich 30 hindurch transportiert, dass es in seiner vollen Breite quer zur Transportrichtung erfasst wird.
Das Kamerasystem 28 ist vorzugsweise ein digitales Kamerasystem, welches ein laufend aktualisiertes Überwachungsbild des Überwachungsbereiches 30 erstellt, das als digitales Bildsignal vorliegt.
Die Auswerteeinheit 29 ist datenübertragend mit dem Kamerasystem 28 verbunden und empfängt das Überwachungsbild des Kamerasystems 28 in Signalform.
In der Auswerteeinheit 29 wird das Überwachungsbild zunächst durch ein Filtermodul 31 geleitet, welches die Qualität des Überwachungsbildes verbessert. Beispielsweise kann im Filtermodul 31 aus einer vorbestimmten Anzahl von aufeinanderfolgender Bildern des Überwachungsbereichs 30 ein einzelnes Überwachungsbild berechnet werden, das einen verringerten Rauschanteil aufweist. Dies kann auf einfache Weise durch Berechnung eines Mittelwertes aus diesen Bildern erfolgen. Anschließend wird im Überwachungsbild die vom Filamentbündel 2 eingenommene Fläche in einem Berechnungsmodul 32 berechnet. Dies erfolgt auf einfache Weise dadurch, dass im Überwachungsbild die Pixel dem Faserkabel 2 oder einem bezüglich des Kamerasystems 28 hinter dem Faserkabel angeordneten Hintergrund 33 zugeordnet werden. Der Hintergrund 33 ist vorzugsweise mit einer Kontrastfarbe zum Faserkabel 2 versehen. Ist das Faserkabel 2 beispielsweise weiß, so ist der Hintergrund 33 schwarz und umgekehrt. Ist das Filamentbündel eingefärbt, so weist der Hintergrund 33 vorzugsweise die Komplementärfar be auf. Ferner kann das Filamentbündel 2 durch eine Lichtquelle 34 ausgeleuchtet sein, während der Hintergrund 33 unbeleuchtet bleibt, so dass sich das Faserkabel 2 hell vor dem Hintergrund 33 abhebt. Alternativ kann auch der Hintergrund 33 beleuchtet sein und das Faserkabel 2 abgeschattet sein, so dass sich das Faserkabel 2 dunkel vor dem hellen Hintergrund 33 abhebt.
Im Berechnungsmodul 32 wird ein für die Fläche des Filamentbündels 2 im Überwachungsbereich 30 repräsentativer Wert ermittelt. Dies erfolgt beispielsweise dadurch, dass über ein Kriterium wie dem Helligkeitswert die einzelnen Pixel entweder dem Hintergrund 33 oder dem Filamentbündel 3 zugeordnet werden. Pixel, die beispielsweise in ihrem Farb- und/oder Helligkeitswert jenseits eines vorbestimmten Grenzwertes liegen: werden eindeutig dem Filamentbündel 2 oder dem Hintergrund 33 zugeordnet. Ist beispielsweise das Filamentbündel 2 hell erleuchtet und der Hintergrund 31 dunkel, so werden nur diejenigen Pixel, die einen Helligkeitsgrenzwert überschreiten, dem Filamentbündel zugeordnet. Die Fläche des Filamentbündels 2 im Überwachungsbereich 30 wird repräsentativ durch Zählen der dem Filamentbündel 2 zugeordneten Pixel bestimmt: Überschreitet die Helligkeit oder Farbe eines Pixels den vorbestimmten Helligkeitsgrenzwert, so wird ein Zähler hochgesetzt. Natürlich kann auch die Zahl der dem Hintergrund zugeordneten Pixel gezählt werden, ohne dass dies zu einem anderen Ergebnis führen muss, wenn Hintergrund und Filamentbündel das gesamte Überwachungsbild ausfüllen. Die Anzahl der so ermittelten Pixel ist dann repräsentativ für den vom Filamentbündel 2 im Überwachungsbild eingenommene Fläche.
Alternativ kann anstelle einer Pixelzählung auch die durchschnittliche Helligkeit des Überwachungsbildes als repräsentativer Wert für die Fläche des Filamentbündels genommen werden. Allerdings setzt dies sehr konstante Beleuchtungsverhältnisse voraus.
Anschließend wird der beispielsweise in Form einer Pixelzahl vorliegende Flächenanteil des Filamentbündels 2 im Überwachungsbereich 30 in einem Komparator 35 mit vorbestimmten Grenzwerten verglichen. Liegt die Pixelzahl unterhalb eines ersten vorbestimmten Grenzwertes, so wird ein Alarmsignal 36 ausgegeben, das über eine Schnittstelleneinrichtung 37 in ein Steuersignal für eine Motorsteuerung 38 umgewandelt werden kann. In der Motorsteuerung 38 wird das Steuersignal zur Steuerung von Antriebs motoren 39 der Galetten 5 eingesetzt. Wird der erste Grenzwert im Komparator 35 unterschritten, so wird durch das von der Schnittstelle 37 umgewandelte Steuersignal die Transportgeschwindigkeit T um einen vorbestimmten Betrag verringert.
Sinkt die für die von dem Filamentbündel 2 im Überwachungsbereich 30 von der Auswerteeinheit 29 ermittelte Fläche unter einen zweiten Grenzwert, der kleiner als der erste Grenzwert ist, so wird durch das von der Schnittstelle 37 ausgegebene Steuersignal die Transportgeschwindigkeit auf Null verringert, so dass die Produktionsanlage stehen bleibt.
Steigt die für die Fläche des Filamentbündels 2 im Überwachungsbereich 30 repräsentative Pixelzahl nach Unterschreiten des ersten Grenzwertes über einen dritten Grenzwert, so wird die Transportgeschwindigkeit T wieder auf den normalen Wert hochgefahren.
Die Qualität des Überwachungsbildes kann durch weitere Maßnahmen verbessert werden, beispielsweise indem die Lichtquelle 34 als ein Stroboskoplicht arbeitet, dessen Lichtfolge mit der Aktualisierungsperiode vom Kamerasystem 28 aufgenommenen Überwachungsbilder synchronisiert ist.
Ferner können die Lichtquelle 34 und das Kamerasystem 28 mit Filtern 40 versehen sein, die jeweils nur Licht in einer bestimmten Frequenz passieren lassen und somit Störanteile im Überwachungsbild von Fremdlichtquellen ausschließen.
Anhand der 3A bis 3C wird nun die Funktionsweise des Überwachungssystems 27 bei verschiedenen Störfeldern erläutert.
3A zeigt das Filamentbündel 2, das aus einer Vielzahl von Einzelfilamenten 4 besteht vor dem Kontrasthintergrund 33.
Das Filamentbündel 2 wird durch den Überwachungsbereich 30 transportiert, der sich in beiden Richtung quer zur Transportrichtung T über den Rand des Filamentbündels 2 erstreckt. Der Bereich D, über den der Überwachungsbereich 30 sich jenseits der Ränder des Filamentbündels entspricht, entspricht dabei vorzugsweise einer im normalen Betriebszustand erlaubten Lagevariation des Faserkabels 2 auf den Galetten 5 (vgl. 2).
Das Überwachungsbild, das vom Kamerasystem 28 (vgl. 2) aufgenommen wird, entspricht dem Überwachungsbereich 30. In digitaler Form ist das Überwachungsbild aus einzelnen Pixeln 41 zusammengesetzt; wie schematisch in 3A dargestellt ist, ist das aus Pixeln aufgebaute Überwachungsbild mit dem Bezugszeichen 42 versehen.
Die vom Filamentbündel 2 im Überwachungsbild 42 eingenommene Fläche wird im Überwachungsbild beispielsweise durch die Anzahl der entweder das Filamentbündel 2 oder den Hintergrund 33 repräsentierenden Pixel bestimmt. Fehlen mehrere Einzelfilamente 4 innerhalb des Filamentbündels 2, so scheint der Hintergrund 33 durch das Filamentbündel 2 hindurch, wie dies beispielsweise an der Fehlstelle 43 in 3A schematisch dargestellt ist. Da kleine Fehlstellen 43 nicht zu einer Beschädigung von nachgeschalteten Bearbeitungsstellen führen können, sind bis zu einem vorbestimmten Grenzwert Verringerungen von der vom Filamentbündel 2 eingenommen Fläche im Überwachungsbereich 30 akzeptierbar. Der Grenzwert kann entweder absolut in einer Anzahl von Pixeln, beispielsweise 1500 Pixel, oder relativ als Verhältnis der ermittelten Pixelanzahl zu einer vorbestimmten Pixelzahl, die ein Überwachungsbild ohne Störungen repräsentiert, angegeben werden.
Unterschreitet die Fläche des Filamentbündels 2 im Überwachungsbereich 30 einen vorbestimmten Grenzwert, so kann dies zweierlei Ursachen haben, die in den 3B und 3C dargestellt sind.
In der schematischen Darstellung der 3B resultiert die Unterschreitung des Grenzwertes für die vom Faserkabel 2 im Überwachungsbereich 30 eingenommene Fläche von einer großen Schadstelle 44, die auf einen großen Wickel an einer in Transportrichtung T vor dem Überwachungsbereich 30 liegenden Galette schließen lässt.
In diesem Fall wird die Transportgeschwindigkeit des Faserkabels 2 um einen bestimmten Betrag, beispielsweise 50 % verringert, so dass das Bedienungspersonal die Galette lokalisieren und den Wickel von der Galette entfernen kann, ohne dass die Produktions anlage 1 (vgl. 1) angehalten werden muss. Ist jedoch die Schadstelle 44 so groß, dass die vom Filamentbündel 2 im Überwachungsbereich 30 eingenommene Fläche einen weiteren Grenzwert unterschreitet, der unter dem ersten Grenzwert liegt, oder liegen sehr viele Schadstellen 43, 44 vor, so wird die Produktionsanlage 1 angehalten, um größere Schäden zu vermeiden.
Eine Unterschreitung des Grenzwertes für die vom Filamentbündel 2 in Überwachungsbereich 30 eingenommene Fläche kann auch von einer seitlichen Auswanderung des Filamentbündels 2 aus dem Überwachungsbereich 30 herrühren, wie dies in 3C dargestellt ist. In diesem Fall erfasst der Überwachungsbereich bei seitlich zugewandertem Filamentbündel 2 nur noch einen Teil des Filamentbündels 2, so dass dessen Fläche im Überwachungsbereich 30 verringert ist. Auch hier wird bei einem lediglich geringen Auswandern, das zu einer Unterschreitung nur des ersten Grenzwertes führt, die Transportgeschwindigkeit der Produktionsanlage 1 lediglich verringert. Wandert das Filamentbündel 2 jedoch weiter aus, so verringert sich die vom Filamentbündel 2 im Überwachungsbereich 30 eingenommene Fläche weiter und kann unter den zweiten Grenzwert sinken, indem die Produktionsanlage abgeschaltet und neu justiert werden muss.
Die Überwachung der mittigen Position des Filamentbündels 2 im Überwachungsbild 42 kann zusätzlich dadurch erfolgen, dass die innerhalb des Abstandes D zu einer oder zu beiden Seiten des Filamentbündels liegenden Pixel gezählt werden und beispielsweise daraus ein Mittelwert gebildet oder die von diesen Pixeln an eine oder beide Seiten eingenommene Fläche als ein für die Mittellage des Filamentbündels 2 repräsentativer Wert bestimmt wird. Wird zu einer Seite ein unterer oder oberer Grenzwert für die Pixelzahl unterschritten, gilt dies als ein zu starkes seitliches Auswandern des Filamentbündels 2 und die Transportgeschwindigkeit des Filamentbündels wird verringert.
Das Überwachungssystem 27 kann als Nachrüstsatz ausgestaltet sein, mit dem bestehende Produktionsanlagen nachgerüstet werden können. Hierbei dient die Schnittstelleneinrichtung 37 als Adapter, durch den die Motorsteuerung 38 der Produktionsanlage 1 angesteuert werden kann.
Ferner können bei einer Produktionsanlage 1 mit anderen parallelen Filamentbündeln 2 mehrere Überwachungssysteme 27 parallel und unabhängig voneinander betrieben werden. Jede Überwachungseinrichtung 27 ist einem Filamentbündel zugeordnet und steuert unabhängig dessen Transportgeschwindigkeit.
Das Überwachungssystem 27 und das von ihm durchgeführte Verfahren kann auch zur Überwachung einer Materialbahn, beispielsweise einer Folienbahn, oder eines einzigen Filamentes 3 eingesetzt werden. Für Letzteres muss der Überwachungsbereich 30 entsprechend klein gewählt werden, ansonsten lassen sich mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Überwachungssystems 27 Dickenänderungen und seitliches Auswandern eines Einzelfilaments genauso überwachen wie bei einem Filamentbündel oder einer Materialbahn.
4 zeigt ein schematisches Diagramm, in dem die Anzahl N der jeweils in einer Helligkeitsstufe H vorhandenen Anzahl von Pixel in einem Überwachungsbild 42 darstellt. Der Helligkeitswert H ist beispielsweise der Grauwert eines Pixels oder aber der Helligkeitswert einer bestimmten Farbe im Überwachungsbild.
In 4 befindet sich beispielsweise eine Anzahl von N₁-Pixel mit dem Helligkeitswert H₁ und eine Anzahl von N_n-Pixel mit dem Helligkeitswert H_n im Überwachungsbild 42. Aufgrund des Kontrasthintergrundes 33 ergeben sich zwei deutlich voneinander abgegrenzten Bereiche 45, 46 mit einer deutlich vergrößerten Pixelzahl, die von einem Bereich 47 mit einer deutlich verringerten Pixelzahl bei den hohen und niedrigen Helligkeitswerten getrennt sind.
Um die vom Filamentbündel 2 vom Überwachungsbild eingenommene Fläche zu berechnen, muss lediglich die Anzahl der im Bereich 44 liegenden Pixel bestimmt werden, wenn dieser Bereich dem Helligkeitsbereich des Filamentbündels 2 entspricht. Die Grenzen des Bereichs 45 können durch eine Kalibration des Systems bestimmt werden und bestimmen ob ein Pixel von der Auswerteeinheit dem Hintergrund 33 oder dem Filamentbündel 2 zugeordnet wird. Der Bereich 45 kann auch auf einen einzigen Grenzwert zusammenfallen.

Claims

Produktionsanlage (1) für wenigstens einen Endlosformkörper (2) wie ein Filament oder ein Filamentbündel, mit einer Transportstrecke (6), entlang der im Betrieb der wenigstens eine Endlosformkörper in einer Transportrichtung (T) bewegt ist, gekennzeichnet durch ein Überwachungssystem (28), das im Betrieb auf einen, einen Überwachungsbereich (30) bildenden Teilbereich der Transportstrecke gerichtet ist und durch das im Betrieb ein den Überwachungsbereich repräsentierendes Überwachungsbild (42) erzeugbar ist, eine mit dem Kamerasystem datenübertragend verbundene Auswerteeinheit (29), durch welche im Betrieb in Abhängigkeit von der vom wenigstens einen Endlosformkörper im Überwachungsbild eingenommenen Fläche ein Steuersignal erzeugt ist, und eine Steuereinrichtung (38), durch welche im Betrieb in Abhängigkeit vom Steuersignal die Transportgeschwindigkeit der Transportstrecke eingestellt ist.
Produktionsanlage (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass im Überwachungsbereich (30) bezüglich dem Kamersystem (28) hinter dem wenigstens einen Endlosformkörper (2) ein Kontrasthintergrund (33) vorgesehen ist, der mit einer Kontrastfarbe zum Endlosformkörper versehen ist.
Produktionsanlage (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Endlosformkörper (2) ein Filament oder ein Filamentbündel ist und der Überwachungsbereich in Transportrichtung (T) vor einem Crimper (5) angeordnet ist.
Produktionsanlage (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine auf den Überwachungsbereich (30) gerichtete Stroboskoplichtquelle (34) vorgesehen ist.
Produktionsanlage (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Transportstrecken (6) vorgesehen sind und jeder Transportstrecke wenigstens ein Kamerasystem (28) und eine unabhängig betreibbare Steuereinrichtung (38) zugeordnet ist.
Nachrüstsatz zur Überwachung von Produktionsanlagen (1) für die Herstellung wenigstens eines Endlosformkörpers (2) wie einem Filament oder einem Filamentbündel, mit einem Kamerasystem (28), durch dass im Betrieb ein Bildsignal erzeugbar ist, welches für ein Abbild des wenigstens einen, am Kamerasystem vorbei transportierten Endlosformkörpers repräsentativ ist, mit einer Auswerteeinheit (29), durch die im Betrieb aus dem Bildsignal ein Überwachungssignal erzeugbar ist, welches für die vom wenigstens einen Endlosformkörper im Abbild eingenommene Fläche repräsentativ ist, und mit einer Schnittstelleneinrichtung (37), durch die das Überwachungssignal in ein Geschwindigkeitssignal für eine Motorsteuerung (38) der Produktionsanlage (1) übersetzbar ist.
Verfahren zur Steuerung des Herstellprozesses von wenigstens einem Endlosformkörper (2) wie einem Filament oder einem Filamentbündel, wobei bei dem Verfahren der wenigstens eine Endlosformkörper während der Herstellung durch einen Überwachungsbereich (30) transportiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Überwachungsbild (42) des Überwachungsbereichs mit dem Endlosformkörper erstellt und laufend aktualisiert wird, ein für die vom wenigstens einen Endlosformkörper (2) im Überwachungsbild (42) eingenommene Fläche repräsentativer Wert aus dem Überwachungsbild (42) berechnet wird und die Transportgeschwindigkeit in Abhängigkeit von dem Wert eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportgeschwindigkeit verringert wird, wenn ein unterer Grenzwert von der im Überwachungsbild (42) von dem wenigstens einen Endlosformkörper eingenommenen Fläche unterschritten wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportgeschwindigkeit wieder erhöht wird, wenn nach dem Unterschreiten des unteren Grenzwertes die von dem wenigstens einem Endlosformkörper (2) im Überwachungsbereich (42) eingenommene Fläche einen oberen Grenzwert überschreitet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Endlosformkörpern (2) gleichzeitig überwacht wird und die Transportgeschwindigkeiten der einzelnen Endlosformkörper (2) unabhängig voneinander eingestellt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Überwachungsbild (42) durch ein digitales Bildsignal aus einer Vielzahl von Pixeln (39) repräsentiert wird und der für die vom wenigstens einen Endlosformkörper (2) im Überwachungsbild eingenommene Fläche repräsentative Wert durch Zählen der vom wenigstens einen Endlosformkörper (2) und/oder einem Hintergrund (33) eingenommenen Pixel ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die vom wenigstens einen Endlosformkörper eingenommene Fläche aus einer vorbestimmten Anzahl von im wesentlichen aufeinander folgenden Überwachungsbildern (42) des Überwachungsbereichs (31) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Endlosformkörper (2) im Überwachungsbereich (31) durch ein Stroboskoplicht (34) beleuchtet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Endlosformkörper (2) in Transportrichtung (T) hinter dem Überwachungsbereich (42) gecrimpt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportgeschwindigkeit des Endlosformkörpers bis 350 m/min beträgt.